DE102019122222A1

DE102019122222A1 - Photovoltaische Solarzelle und Solarzellenmodul

Info

Publication number: DE102019122222A1
Application number: DE102019122222.2A
Authority: DE
Inventors: Alma Spribille; Li Carlos Rendler; Jonas D. Huyeng
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2019-08-19
Filing date: 2019-08-19
Publication date: 2021-02-25
Also published as: WO2021032328A1; EP4018486A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine photovoltaische Solarzelle, mit zumindest einer Halbleiterschicht mit einer Kontaktierungsseite, an welcher ein oder mehrere Basisbereiche eines Basisdotierungstyps und ein oder mehrere Emitterbereiche eines zu dem Basistyp entgegengesetzten Emitterdotierungstyps ausgebildet sind und mit einer Mehrzahl an der Kontaktierungsseite der Halbleiterschicht angeordneter metallischer Kontaktstrukturen, wobei die Mehrzahl von Kontaktstrukturen in zwei Gruppen von Kontaktstrukturen entgegengesetzter Polarität unterteilt ist, mit einer Gruppe einer ersten Polarität, welche eine Mehrzahl von Basiskontaktstrukturen aufweist, die jeweils mit zumindest einem Basisbereich elektrisch leitend verbunden sind, und einer zweiten Gruppe einer zweiten, zu der ersten entgegengesetzten Polarität, welche eine Mehrzahl von Emitterkontaktstrukturen aufweist, die jeweils mit zumindest einem Emitterbereich elektrisch leitend verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine photovoltaische Solarzelle und ein Solarzellenmodul, welches solche Solarzellen aufweist.
Die Solarzelle ist als photovoltaische Solarzelle ausgebildet und weist zumindest eine Halbleiterschicht mit einer Kontaktierungsseite auf. Es handelt sich hierbei um eine einseitig kontaktierbare Solarzelle, welche an der Kontaktierungsseite ein oder mehrere Basisbereiche eines Basisdotierungstyps und ein oder mehrere Emitterbereiche eines zum dem Basistyps entgegengesetzten Emitterdotierungstyps aufweist. Dotierungstypen sind der p-Dotierungstyp und der hierzu entgegengesetzte n-Dotierungstyp.
Die Solarzelle weist eine Mehrzahl an der Kontaktierungsseite der Halbleiterschicht angeordnete metallische Kontaktstrukturen auf, welche sich in mit einem Basisbereich verbundene Basiskontaktstrukturen und mit einem Emitterbereich verbundene Emitterkontaktstrukturen aufteilen.
Aufgrund dieses Aufbaus ist an der Kontaktierungsseite der Solarzelle somit sowohl die Basis als auch der Emitter der Solarzelle kontaktierbar. Typischerweise bildet die Kontaktierungsseite die Rückseite der photovoltaischen Solarzelle, welche bei Benutzung der einfallenden elektromagnetischen Strahlung abgewandt ist. Solche Solarzellen werden als Rückseitenkontaktsolarzellen (RSK, RCC, IBC oder BCBJ) bezeichnet.
Rückseitig einseitig kontaktierbare Solarzellen weisen den Vorteil auf, dass bei einer Verschaltung in einem Solarzellenmodul kein Zellverbinder von einer Vorderseite einer Solarzelle zur Rückseite einer benachbarten Solarzelle geführt werden muss. Vielmehr können benachbarte Rückseitenkontaktsolarzellen ausschließlich rückseitig durch eine entsprechende Ausbildung der Kontaktstrukturen und der Zellverbinder in Reihe verschaltet werden.
Da Zellverbinder zur Kontaktierung entgegengesetzter Polaritäten auf einer Solarzelle voneinander elektrisch isoliert sein müssen, ergeben sich jedoch besondere Anforderungen an den Aufbau einseitig kontaktierbarer Solarzellen, insbesondere an die Anordnung und Form der Kontaktstrukturen.
Einerseits ist es wünschenswert, dass die Kontaktstrukturen jeder Polarität weit verzweigt die zugeordneten Dotierbereiche in der Halbleiterschicht kontaktieren, um Wirkungsgradverluste aufgrund von langen Transportwegen der Ladungsträger im Halbleiter zu vermeiden. Andererseits weisen verzweigte Strukturen den Nachteil auf, dass zusätzliche Isolierungsschichten zur Isolierung gegenüber Zellverbindern der entgegengesetzten Polarität und/oder komplexe Zellverbinderstrukturen notwendig sind, denn oftmals sind dadurch bedingt auch weitere Materialen notwendig, um Höhenunterschiede auszugleichen und zuverlässige Verschaltung zu ermöglichen. Beispiele solcher Verschaltungsstrukturen sind in DE 10 2005 053 363 A1 beschrieben. Eine alternative Lösung sieht vor, auf der Rückseite zwei kammartig ineinander verschränkte Kontaktierungsgitter vorzusehen, wobei mittels Zellverbindern lediglich an gegenüberliegenden Randbereichen eine Verschaltung mit einer benachbarten Solarzelle erfolgt. Eine solche Struktur ist in JP 2006-303230 A beschrieben. Hier ergeben sich jedoch lange Leitungswege in den metallischen Strukturen („Fingern“) senkrecht zu den seitlichen metallischen Strukturen („Busbars“).
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine photovoltaische Solarzelle und ein Solarzellenmodul zur Verfügung zu stellen, welche die Vorteile einer einseitigen Kontaktierung beider Polaritäten bietet und gegenüber den vorbekannten Strukturen eine kosteneffizientere Herstellung der Solarzelle und Verschaltung im Modul ermöglicht.
Gelöst ist diese Aufgabe durch eine photovoltaische Solarzelle gemäß Anspruch 1 sowie ein Solarzellenmodul gemäß Anspruch 11. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße photovoltaische Solarzelle weist zumindest eine Halbleiterschicht mit einer Kontaktierungsseite auf, an welcher ein oder mehrere Basisbereiche eines Basisdotierungstyps und ein oder mehrere Emitterbereiche eines zu dem Basistyp entgegengesetzten Emitterdotierungstyps ausgebildet sind. Weiterhin weist die Solarzelle eine Mehrzahl an der Kontaktierungsseite der Halbleiterschicht angeordneter metallischer Kontaktstrukturen auf, wobei die Mehrzahl von Kontaktstrukturen in zwei Gruppen von Kontaktstrukturen entgegengesetzter Polarität unterteilt ist, mit einer Gruppe einer ersten Polarität, welche eine Mehrzahl von Basiskontaktstrukturen aufweist, die jeweils mit zumindest einem Basisbereich elektrisch leitend verbunden sind, und einer zweiten Gruppe einer zweiten, zu der ersten entgegengesetzten Polarität, welche eine Mehrzahl von Emitterkontaktstrukturen aufweist, die jeweils mit zumindest einem Emitterbereich elektrisch leitend verbunden sind.
Hierdurch ist somit sowohl Basis als auch Emitter der Solarzelle an der Kontaktierungsseite kontaktierbar.
Wesentlich ist, dass die Basiskontaktstrukturen und die Emitterkontaktstrukturen aus dem gleichen Material ausgebildet sind und dass jede der Kontaktstrukturen ohne Zwischenschaltung weiterer metallischer Kontaktstrukturen aus einem zu der Kontaktstruktur unterschiedlichen Material elektrisch leitend mit zumindest einem Basisbereich oder Emitterbereich verbunden ist. Hierdurch kann in einem einstufigen Herstellungsschritt sowohl die Erstellung der Basiskontaktstrukturen als auch der Emitterkontaktstrukturen erzielt werden. Insbesondere werden hierdurch unterschiedliche Metallarten zur Basis- und Emitterkontaktierung, welche zusätzliche Verfahrensschritte benötigen, vermieden. Ebenso wird vermieden, in mehrstufigen Metallisierungsverfahren mehrschichtige Kontaktstrukturen zu erzeugen, sodass insgesamt die Kosteneffizienz gesteigert ist.
Weiter ist wesentlich, dass jede Kontaktstruktur zumindest einen Verbindungsbereich aufweist, der sich parallel zu einer Verbinderrichtung erstreckt und jede Kontaktstruktur zumindest ein erstes und ein zweites Paar von Kontaktfingern aufweist, wobei sich zwei Kontaktfinger eines Paars ausgehend von einem gemeinsamen Kontaktierungspunkt an dem Verbindungsbereich auf gegenüberliegende Seiten des Verbindungsbereiches parallel zu einer zu der Verbinderrichtung senkrecht stehenden Fingerrichtung erstrecken. Das erste Paar und das zweite Paar einer Kontaktstruktur sind an entgegengesetzten Endbereichen des Verbindungsbereichs dieser Kontaktstruktur angeordnet. Jede dieser Kontaktstrukturen kann somit beispielsweise gemäßer einer bevorzugten Ausführungsform in H-Form ausgebildet sein.
Weiterhin sind zumindest die Fingerenden des ersten Paars von Kontaktfingern in Verbindungsrichtung zwischen Kontaktfingern jeweils an der Kontaktstruktur der entgegengesetzten Polarität angeordnet und die Fingerenden des zweiten Paares von Kontaktfingern sind in Verbindungsrichtung jeweils zwischen zwei benachbarten Kontaktstrukturen der entgegengesetzten Polarität angeordnet.
Hierdurch wird bereits eine ineinandergreifende Abdeckung der Kontaktierungsseite erzielt, sodass Wege von Ladungsträgern in der Halbleiterschicht parallel zur Kontaktierungsseite vermieden oder zumindest verkürzt werden. Es liegt hierbei im Rahmen der Erfindung, dass die Kontaktstrukturen zusätzliche Fingerpaare zwischen dem zuvor genannten ersten und zweiten Fingerpaar aufweisen, deren Finger sich bevorzugt ebenfalls parallel zu der Fingerrichtung erstrecken.
Weiterhin sind die Basiskontaktstrukturen und Emitterkontaktstrukturen derart ausgebildet und angeordnet, dass entlang einer Mehrzahl zu der Verbinderrichtung paralleler Basisverbinderlinien Verbindungsbereiche von Basiskontaktstrukturen und keine Bereiche von Emitterkontaktstrukturen angeordnet sind und dass entlang eine Mehrzahl zu der Verbinderrichtung paralleler Emitterverbinderlinien Verbindungsbereiche von Emitterkontaktstrukturen und keine Bereiche von Basiskontaktstrukturen angeordnet sind, wobei die Basisverbinderlinien und die Emitterverbinderlinien in Fingerrichtung alternieren.
Hierdurch ergibt sich eine unaufwendige Verbindungsmöglichkeit mittels geradliniger Zellverbinder, da entlang einer Basisverbinderlinie ein geradliniger Zellverbinder angeordnet werden kann, welcher somit lediglich die metallischen Verbinderbereiche von Basiskontaktstrukturen überdeckt, sodass keine elektrische Isolierung gegenüber Emitterkontaktstrukturen notwendig ist. Entsprechend kann entlang der Emitterverbinderlinien jeweils ein geradliniger Zellverbinder angeordnet werden, welcher lediglich die metallischen Verbindungsbereiche von Emitterkontaktstrukturen überdeckt und nicht gegenüber Basiskontaktstrukturen elektrisch isoliert werden muss.
Insgesamt ergibt sich durch den vorbeschriebenen Aufbau eine photovoltaische Solarzelle, die einerseits eine kostengünstige Herstellung auf Solarzellenebene ermöglicht und andererseits eine unaufwendige Verschaltung in einem Solarzellenmodul, insbesondere mittels geradliniger Zellverbinder, ermöglicht.
Vorteilhafterweise sind die Basiskontaktstrukturen entlang mehrerer zu der Fingerrichtung paralleler, geradliniger Linien und die Emitterkontaktstrukturen entlang zu der Fingerrichtung paralleler, geradliniger Linien angeordnet, wobei die Basiskontaktstrukturen und die Emitterkontaktstrukturen jeweils voneinander beabstandet sind. Hierdurch ergibt sich ein einfaches, sich wiederholendes Aufbauschema.
Insbesondere ist es vorteilhaft, dass jede Kontaktstruktur durch eine geradlinige Translation parallel zu der Fingerrichtung mit mindestens einer weiteren Kontaktstruktur zur Deckung gebracht werden kann. Dies führt zu einer weiteren Vereinfachung des Herstellungsverfahrens. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass parallel zu der Fingerrichtung eine Kontaktstruktur mit allen parallel zu der Fingerrichtung neben dieser Kontaktstruktur angeordneten Kontaktstrukturen mittels geradliniger Translation parallel zu der Fingerrichtung zur Deckung gebracht werden kann.
Alternativ oder bevorzugt zusätzlich trifft die vorgenannte Bedingung auch in Verbinderrichtung zu: Es ist vorteilhaft, dass die Basiskontaktstrukturen entlang mehrerer zu der Verbinderrichtung paralleler, geradliniger Linien und die Emitterkontaktstrukturen entlang mehrerer zu der Verbinderrichtung paralleler, geradliniger Linien angeordnet sind, wobei die Basiskontaktstrukturen und die Emitterkontaktstrukturen jeweils voneinander beabstandet sind, insbesondere, dass die Kontaktstrukturen derart angeordnet sind, dass jede Kontaktstruktur durch eine geradlinige Translation parallel zu der Verbinderrichtung mit mindesten einer weiteren Kontaktstruktur zur Deckung gebracht werden kann.
Vorteilhafterweise sind an der Kontaktierungsseite in Verbinderrichtung mehrere parallele ununterbrochene Basisbereiche ausgebildet und eine Mehrzahl der Basiskontaktstrukturen, bevorzugt alle Basiskontaktstrukturen, sind jeweils mit dem Verbindungsbereich auf einem ununterbrochenen Basisbereich angeordnet.
Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass ein geradliniger Zellverbinder, welcher entlang eines solchen ununterbrochenen Basisbereiches geführt wird, nicht gegenüber einem Emitterbereich elektrisch isoliert werden muss.
Alternativ und insbesondere zusätzlich ist es daher vorteilhaft, dass an der Kontaktierungsseite in Verbinderrichtung mehrere parallele ununterbrochene Emitterbereiche ausgebildet sind und eine Mehrzahl der Emitterkontaktstrukturen, bevorzugt alle Emitterkontaktstrukturen, jeweils mit dem Verbindungsbereich auf einem ununterbrochenen Emitterbereich angeordnet sind.
Die vorgenannten Vorteile werden insbesondere erzielt, wenn eine kleinteilige Ausgestaltung der Kontaktstrukturen an der Kontaktierungsseite erfolgt. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass die Anzahl der Basiskontaktstrukturen und die Anzahl der Emitterkontaktstrukturen jeweils größer als 20, insbesondere größer als 50, bevorzugt größer als 100, insbesondere größer als 500 ist.
Die Kontaktstrukturen weisen bevorzugt in Verbindungsrichtung eine Länge im Bereich 0,5 mm bis 50 mm, bevorzugt 1 mm bis 15 mm auf.
In Fingerrichtung weisen die Kontaktstrukturen bevorzugt eine Breite im Bereich 3 mm bis 30 mm, bevorzugt 5 mm bis 20 mm auf.
Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, dass eine vorteilhafte Abdeckung erzielt wird, wenn in einer vorteilhaften Ausführungsform die Kontaktstrukturen in Verbindungsrichtung eine Länge und in Fingerrichtung eine Breite aufweisen, mit einem Länge-zu-Breite-Verhältnis im Bereich 3 bis 30, insbesondere 5 bis 20.
Die Länge eines Kontaktfingers (in Fingerrichtung) liegt bevorzugt im Bereich 0,25 mm bis 25 mm. Die Breite eines Kontaktfingers (in Verbinderrichtung) liegt bevorzugt im Bereich 20 µm bis 100 µm, insbesondere 50 µm bis 100 µm. Die Länge eines Verbindungsbereiches liegt (in Verbinderrichtung) liegt bevorzugt im Bereich 0,5 mm bis 50 mm. Die Breite eines Verbindungsbereichs (in Fingerrichtung) liegt bevorzugt im Bereich 50 µm bis 300 µm, insbesondere 200 µm bis 500 µm.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Kontaktfinger unterschiedliche Länge aufweisen. Bevorzugt weisen alle Kontaktfinger die gleiche Länge auf.
Die bei der vorangegangenen Erfindungsbeschreibung benutzte Bezeichnung „Kontaktstrukturen“ bezeichnet die Gesamtmenge der Basiskontaktstrukturen und Emitterkontaktstrukturen, welche zumindest die in Anspruch 1 genannten Bedingungen erfüllen und insbesondere bevorzugt gemäß einer weiter beschriebenen vorteilhaften Ausführungsform ausgestaltet sind. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die photovoltaische Solarzelle weitere metallische Kontaktstrukturen aufweist, welche zur Unterscheidung hier und nachfolgend als Sonderkontaktstrukturen bezeichnet werden. Beispielsweise kann die photovoltaische Solarzelle an einer der Kontaktierungsseite gegenüberliegenden Seite, typischerweise der Vorderseite der Solarzelle, ein an sich bekanntes Kontaktierungsgitter als Sonderkontaktstruktur aufweisen, welches über einen oder mehrere Emitterbereiche oder über eine oder mehrere metallische Verbindungen mit einer metallischen Kontaktstruktur oder einer metallischen Sonderkontaktstruktur an der Kontaktierungsseite der Solarzelle verbunden ist. Solche Solarzellen werden als EWT (Emitter Wrap Through) oder MWT (Metal Wrap Through) Solarzellen bezeichnet.
Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, dass an der Kontaktierungsseite Sonderkontaktstrukturen angeordnet sind, insbesondere an den Rändern der Solarzelle, da hier die vorgenannten Ausbildungsbedingungen aufgrund des Ineinandergreifens am Rand nicht oder nur teilweise fortgeführt werden können.
Es liegt somit im Rahmen der Erfindung, dass die Solarzelle an der Kontaktierungsseite zumindest eine zusätzliche metallische Sonderkontaktstruktur aufweist, welche mit einem Emitterbereich oder einem Basisbereich elektrisch leitend verbunden ist und unterschiedlich zu den Basiskontaktstrukturen und den Emitterkontaktstrukturen ausgebildet ist, insbesondere, dass die Sonderkontaktstruktur in einem Randbereich der Solarzelle angeordnet ist.
Um die zuvor genannten Vorteile zu erzielen, ist es jedoch vorteilhaft, dass die beschriebene Struktur aus Basis- und Emitterkontaktstrukturen eine möglichst große Fläche der Kontaktierungsseite abdeckt. Vorteilhafterweise sind daher in einem mittigen Bereich der Kontaktierungsseite keine Sonderkontaktstrukturen angeordnet. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass der mittige Bereich zumindest 50 %, insbesondere zumindest 80 %, bevorzugt zumindest 90 % der Kontaktierungsseite bedeckt.
Die Sonderkontaktstrukturen sind bevorzugt aus dem gleichen Material ausgebildet wie die Basiskontaktstrukturen und die Emitterkontaktstrukturen.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Basiskontaktstrukturen eine zu den Emitterkontaktstrukturen unterschiedliche Form aufweisen und/oder die Basiskontaktstrukturen untereinander und/oder die Emitterkontaktstrukturen untereinander unterschiedliche Formen aufweisen. Zur Vereinfachung der Herstellungsverfahren ist es jedoch vorteilhaft, dass alle Basiskontaktstrukturen die gleiche Form aufweisen. Alternativ oder bevorzugt zusätzlich ist es vorteilhaft, dass alle Emitterkontaktstrukturen die gleiche Form aufweisen. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass Basis- und Emitterkontaktstrukturen die gleiche Form aufweisen.
Die eingangs genannte Aufgabe wird ebenfalls durch ein Solarzellenmodul gelöst. Das erfindungsgemäße Solarzellenmodul ist dadurch gekennzeichnet, dass das Solarzellenmodul eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen Solarzellen aufweist.
Das Solarzellenmodul kann im Grundaufbau wie vorbekannte Solarzellenmodule aus einseitig kontaktierbaren Solarzellen, insbesondere Rückseitenkontaktsolarzellen, aufgebaut sein. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass das Solarzellenmodul mehrere Strings von Solarzellen aufweist, wobei die Solarzellen eines Strings elektrisch in Reihe miteinander verschaltet sind und die Solarzellen eines Strings in Verbinderrichtung parallel zu einer Längserstreckung des Strings angeordnet sind. Hierdurch wird eine unaufwendige Verschaltung insbesondere mit geradlinigen Zellverbindern ermöglicht. Vorteilhafterweise sind dabei nebeneinanderliegende Solarzellen jeweils um 180° gedreht angeordnet, sodass eine Emitterverbinderlinie einer Solarzelle an eine Basisverbinderlinie der benachbarten Solarzelle angrenzt. Hierdurch wird eine einfache Serienverschaltung mittels geradliniger Zellverbinder ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Solarzelle weist die Besonderheit auf, dass die Basiskontaktstrukturen untereinander und ebenso die Emitterkontaktstrukturen untereinander nicht über eine metallische Kontaktstruktur der Solarzelle miteinander elektrisch leitend verbunden sind. Zur Verschaltung in einem Solarzellenmodul ist es daher vorteilhaft, dass zwei benachbarte Solarzellen in einem Stream des Solarzellenmoduls mit einer Mehrzahl Zellverbinder verbunden sind, wobei sich jeder Zellverbinder bevorzugt in Verbindungsrichtung erstreckt.
Insbesondere ist es vorteilhaft, dass jeder Zellverbinder elektrisch leitend mit allen in Verbindungsrichtung entlang dieses Zellverbinders liegenden Kontaktstrukturen verbunden ist, insbesondere bevorzugt mit den Verbindungsbereichen dieser Kontaktstrukturen.
Wie zuvor beschrieben, ist jede Basiskontaktstruktur mit zumindest einem Basisbereich elektrisch leitend verbunden und jede Emitterkontaktstruktur mit zumindest einem Emitterbereich elektrisch leitend verbunden. Vorteilhafterweise sind hierbei zumindest die Fingerenden jeder Kontaktstruktur unmittelbar leitend mit dem zugeordneten Halbleiterbereich, das heißt Emitterbereich oder Basisbereich, elektrisch leitend verbunden. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass die Finger jeder Kontaktstruktur entlang der gesamten Fingerlänge elektrisch leitend mit dem zugeordneten Halbleiterbereich verbunden sind. Der Verbinderbereich einer Kontaktstruktur dient wesentlich zum „Einsammeln“ und Abführen der Ladungsträger der Finger sowie zur elektrischen Kontaktierung mit einem Zellverbinder. Um Verluste durch Ladungsträgerrekombination am Metall/Halbleiterkontakt zu verringern ist es vorteilhaft, dass die Kontaktstrukturen im Verbinderbereich nicht unmittelbar mit dem zugeordneten Halbleiterbereich elektrisch leitend verbunden sind, insbesondere ist es vorteilhaft, dass im Verbinderbereich einer Kontaktstruktur eine elektrisch isolierende Schicht zwischen Verbinderbereich und zugeordnetem Halbleiterbereich (das heißt Basisbereich oder Emitterbereich) angeordnet ist. Die isolierende Schicht kann gleichzeitig weitere Funktionen erfüllen, insbesondere als die Halbleiteroberfläche passivierende Passivierungsschicht und/oder Antireflexschicht ausgebildet sein, insbesondere kann die isolierende Schicht als eine dielektrische Schicht ausgebildet sein.
Die erfindungsgemäße photovoltaische Solarzelle kann auf an sich bekannten Halbleiterwafern, insbesondere Siliziumwafern ausgebildet sein. Typische Siliziumwafer weisen eine quadratische Form oder quadratische Form mit abgeschrägten Ecken („pseudosquare“) auf. Ebenso liegt die Ausbildung in anderen Formen im Rahmen der Erfindung, insbesondere rechteckige Solarzellen, wie beispielsweise Halbzellen.
Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausführungsformen ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen und Figuren. Dabei zeigt:

1 ein Verschaltungsschema nach dem Stand der Technik;
2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen photovoltaischen Solarzelle;
3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Solarzelle;
4 mehrere Beispiele für Kontaktstrukturen von weiteren Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäßen Solarzelle und
5 eine Darstellung der gesamten Rückseite einer Solarzelle eines weiteren Ausführungsbeispiels.

Die Figuren zeigen schematische, nicht maßstabsgetreue Darstellungen. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche oder gleichwirkende Elemente.
In den 1 bis 3 sind Draufsichten auf die Rückseite von photovoltaischen Solarzellen gezeigt. Aus Gründen der Darstellbarkeit sind die Verschaltungsstrukturen vergrößert dargestellt, bei realen Ausführungen solcher Verschaltungsstrukturen finden sich ein Vielfaches der dargestellten Einzelelemente auf der Rückseite einer photovoltaischen Solarzelle.
Die photovoltaischen Solarzellen aller in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind jeweils als Siliziumsolarzelle ausgebildet, welche auf einem Siliziumwafer basiert, vorliegend in einer an sich bekannten quadratischen Form mit abgeschrägten Kanten („pseudosquare“) und einer Kantenlänge von 156mm. Der Siliziumwafer stellt somit die Halbleiterschicht der Solarzelle dar und weist an einer bei Benutzung der Sonneneinstrahlung zugewandten Vorderseite eine Siliziumnitridschicht auf, um die Oberflächenrekombination zu verringern und die optische Einkopplung von Licht zu erhöhen. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, andere einseitig kontaktierbare Strukturen in der erfindungsgemäßen Weise auszubilden. Insbesondere liegt die Verwendung von Heterostrukturen, insbesondere Heterokontakten und/oder Heteroemittern wie bei HJT (Hetero Junction Technology)- und TOPCon (tunnel oxide passivated contact)-Solarzellen bekannt (siehe S. W. Glunz et al., „The Irresistible Charm of a Simple Current Flow Pattern - Approaching 25% with a Solar Cell Featuring a Full-Area Back Contact“, 31st European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition 2015, 2015), im Rahmen der Erfindung.
An der jeweils in den 1 bis 3 dargestellten Rückseite der photovoltaischen Solarzelle ist jeweils zumindest ein weiß dargestelltes Basisbereich 1, vorliegend mit einer Dotierung des p-Dotierungstyps, ausgebildet sowie zumindest ein schraffiert dargestellter Emitterbereich 2, welcher vorliegend mit einer Dotierung des n-Dotierungstyps ausgebildet ist.
Weiterhin ist an der Kontaktierungsseite eine Mehrzahl von metallischen Kontaktstrukturen angeordnet, wobei die Mehrzahl in zwei Gruppen unterteilt ist, mit einer ersten Gruppe einer ersten Polarität, welche eine Mehrzahl von Basiskontaktstrukturen 3 aufweist, und einer zweiten Gruppe einer zweiten, zu der ersten entgegengesetzten Polarität, welche eine Mehrzahl von Emitterkontaktstrukturen 4 aufweist.
Jede Basiskontaktstruktur 3 ist mit zumindest einem Basisbereich 1 elektrisch leitend verbunden und jede Emitterkontaktstruktur 4 ist mit zumindest einem Emitterbereich 2 elektrisch leitend verbunden.
Bei der in 1 dargestellten Solarzelle gemäß Stand der Technik ist lediglich eine Basiskontaktstruktur 3 und eine Emitterkontaktstruktur 4 ausgebildet, welche kammartig ineinandergreifen. Hierzu weist jede Kontaktstruktur sich in einer Fingerrichtung F geradlinig erstreckende Finger auf, welche mit einem sich senkrecht hierzu in einer Verbinderrichtung erstreckenden Verbinderbereich verbunden sind. Die Verbinderbereiche von Basiskontaktstruktur 3 und Emitterkontaktstruktur 4 sind jeweils am Rand angeordnet, sodass eine Verschaltung in einem Solarzellenmodul mittels geradliniger Zellverbinder 5, welche als Rechtecke skizziert sind, möglich ist.
Bei einer typischen realen Solarzelle gemäß der in 1 dargestellten Verschaltungsstruktur nach dem Stand der Technik beträgt die Länge eines Fingers etwa 100 mm bis 150 mm, wobei insgesamt zwischen 20 bis 200 Finger der Basiskontaktstruktur und entsprechend zwischen 20 bis 200 Finger der Emitterkontaktstruktur alternierend übereinander angeordnet sind.
Die in 1 dargestellte Verschaltungsstruktur gemäß Stand der Technik weist den Nachteil auf, dass entlang der Finger lange Leitungswege entstehen, welche zu Serienwiderstandsverlusten führen können und darüber hinaus keine fein strukturierte Bedeckung mit Basis- und Emitterbereichen an der Rückseite der Solarzelle möglich ist. Darüber hinaus kann eine Verbindung von zwei Solarzellen in einem Solarzellenstring eines Solarzellenmoduls lediglich über zwei Zellverbinder erfolgen.
In 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen photovoltaischen Solarzelle dargestellt. Auch hier ist die Draufsicht auf die rückseitige Kontaktierungsseite der Solarzelle gezeigt und zur besseren Übersichtlichkeit sind die Strukturen stark vergrößert dargestellt und entsprechend ist die Anzahl der Strukturen stark reduziert.
Auch die erfindungsgemäße photovoltaische Solarzelle weist einen Siliziumwafer als Halbleiterschicht auf und ist an der Vorderseite wie zu der in 1 dargestellten Solarzelle aus dem Stand der Technik beschrieben ausgebildet. An der Kontaktierungsseite des in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels sind zwei Basisbereiche 1 und zwei Emitterbereiche 2 ausgebildet. Innerhalb jedes Basisbereichs sind vorliegend zwei Basiskontaktstrukturen 3 angeordnet und innerhalb jedes Emitterbereichs 2 jeweils drei Emitterkontaktstrukturen 4. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind lediglich die am Rand liegenden Kontaktstrukturen mit Bezugszeichen 3 und 4 versehen.
Die Basiskontaktstrukturen 3 sind entsprechend mit dem zugeordneten Basisbereich 1 elektrisch leitend verbunden und die Emitterkontaktstrukturen 4 entsprechend mit dem zugeordneten Emitterbereich 2.
Wesentlich ist, dass die Basiskontaktstrukturen 3 und die Emitterkontaktstrukturen 4 aus dem gleichen Material ausgebildet sind, vorliegend mit Hauptbestandteil Silber mit einem Anteil größer 80%. Ebenso liegen andere Materialien, insbesondere Metalle im Rahmen der Erfindung wie beispielsweise ein Hauptbestandteil Kupfer mit einem Anteil größer 80%. Weiterhin ist jede der Kontaktstrukturen ohne Zwischenschaltung weiterer metallischer Kontaktstrukturen aus einem zu der Kontaktstruktur unterschiedlichen Material elektrisch leitend mit dem jeweils zugeordneten Basisbereich oder Emitterbereich verbunden. Vorliegend ist rückseitig an der Halbleiterschicht der in 2 dargestellten Solarzelle eine Siliziumdioxidschicht als elektrisch isolierende Schicht angeordnet, welche von den Kontaktstrukturen durchdrungen wird, sodass ein unmittelbarer elektrischer Kontakt zwischen der Kontaktstruktur und dem zugeordneten Emitterbereich oder Basisbereich besteht. Ebenso kann in einer Abwandlung die isolierende Schicht auch als Siliziumnitridschicht oder als ein Schichtstapel aus mehreren Schichten, insbesondere Aluminiumoxidschicht/Siliziumnitridschicht ausgebildet sein.
In 2a ist eine Kontaktstruktur separat dargestellt, um die einzelnen Elemente zu erläutern, vorliegend eine Emitterkontaktstruktur 4. Die Emitterkontaktstruktur 4 weist einen Verbindungsbereich 4a auf, welcher sich parallel zu der Verbinderrichtung V erstreckt. Weiterhin weist die Emitterkontaktstruktur 4 ein erstes und ein zweites Paar von Kontaktfingern auf, wobei sich die zwei Kontaktfinger 4b und 4c des ersten Paares sowie die Kontaktfinger 4d und 4e des zweiten Paares jeweils ausgehend von einem gemeinsamen Kontaktierungspunkt an dem Verbindungsbereich 4a auf gegenüberliegende Seiten des Verbindungsbereiches 4a parallel zu einer zu der Verbinderrichtung V senkrecht stehenden Fingerrichtung F erstrecken. Das erste Paar von Kontaktfingern 4b und 4c und das zweite Paar von Kontaktfingern 4d und 4e sind an entgegengesetzten Endbereichen des Verbindungsbereiches 4a angeordnet.
Die Emitterkontaktstruktur 4 ist somit in Form eines H ausgebildet. Bei den in 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispielen weisen die Emitterkontaktstrukturen 4 und die Basiskontaktstrukturen 3 jeweils eine identische H-Form mit den zuvor beschriebenen Einzelelementen auf.
Wie in 2 ersichtlich, sind die Fingerenden des ersten Paares von Kontaktfingern einer Kontaktstruktur in Verbindungsrichtung V zwischen Kontaktfingern jeweils einer Kontaktstruktur der entgegengesetzten Polarität angeordnet. So ist beispielsweise das Fingerende des unteren linken Fingers der Emitterkontaktstruktur 4' in Verbindungsrichtung V zwischen dem rechten unteren und dem rechten oberen Kontaktfinger der Basiskontaktstruktur 3' angeordnet und entsprechend das Fingerende des unteren rechten Kontaktfingers der Emitterkontaktstruktur 4' zwischen dem linken oberen und linken unteren Kontaktfinger der Basiskontaktstruktur 3" angeordnet.
Weiterhin sind die Fingerenden des zweiten Paares von Kontaktfingern der Kontaktstrukturen in Verbindungsrichtung jeweils zwischen zwei benachbarten Kontaktstrukturen der entgegengesetzten Polarität angeordnet. So ist beispielsweise der linke obere Kontaktfinger der Emitterkontaktstruktur 4' in Verbindungsrichtung V zwischen der Basiskontaktstruktur 3' und der Basiskontaktstruktur 3''' angeordnet und entsprechend der rechte obere Kontaktfinger der Emitterkontaktstruktur 4' zwischen der Basiskontaktstruktur 3" und der Basiskontaktstruktur 3'''' angeordnet.
Weiterhin sind die Basiskontaktstrukturen 3 und Emitterkontaktstrukturen 4 derart ausgebildet und angeordnet, dass entlang einer Mehrzahl zu der Verbinderrichtung V paralleler Basisverbinderlinien Verbindungsbereiche von Basiskontaktstrukturen 3 und keine Bereiche von Emitterkontaktstrukturen 4 angeordnet sind. Diese Basisverbinderlinien sind in 2 als senkrecht verlaufende Rechtecke 6 dargestellt. Entlang dieser Basisverbinderlinien 6 können entsprechend für eine Modulverschaltung Zellverbinder 5 angeordnet werden.
Entsprechend sind entlang einer Mehrzahl zu der Verbinderrichtung V paralleler Emitterverbinderlinien Verbindungsbereiche von Emitterkontaktstrukturen 4 und keine Bereiche von Basiskontaktstrukturen 3 angeordnet. Diese Emitterverbinderlinien 7 sind ebenfalls als senkrecht stehende Rechtecke in 2 angedeutet. Auch hier kann zu einer Verschaltung in einem Solarzellenmodul entlang dieser Emitterverbinderlinien 7 jeweils ein Zellverbinder 5 angeordnet werden.
Die Basisverbinderlinien 6 und die Emitterverbinderlinien 7 alternieren in Fingerrichtung V.
Aufgrund der stark reduzierten Anzahl an Kontaktstrukturen treffen die vorgenannten Bedingungen nur auf die mittigen Kontaktstrukturen in 2 und nicht auf die randständigen Kontaktstrukturen zu.
Bei einer typischen Solarzellengröße mit einer Kantenlänge von etwa 156 mm (basierend auf 6 Zoll Wafern) sind bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel in Fingerrichtung F 104 Basiskontaktstrukturen 3 und entsprechend 104 Emitterkontaktstrukturen 4 angeordnet und in Verbinderrichtung V entlang jeder Basisverbinderlinie 6 12 Basiskontaktstrukturen 3 und entlang jeder Emitterverbinderlinie 7 12 Emitterkontaktstrukturen. Entsprechend erhöht sich die Anzahl von Basisbereichen 1 und Emitterbereichen 2. Es liegen gemäß diesem typischen Ausführungsbeispiel somit 12x104 = 1024 Emitterkontaktstrukturen und ebenso viele Basiskontaktstrukturen vor.
Wie in 2 ersichtlich, sind die Basiskontaktstrukturen 3 entlang mehrerer zu der Fingerrichtung F paralleler, geradliniger Linien und die Emitterkontaktstrukturen ebenfalls entlang mehrerer zu der Fingerrichtung paralleler, geradliniger Linien angeordnet, wobei die Basiskontaktstrukturen 3 und die Emitterkontaktstrukturen 4 jeweils voneinander beabstandet sind.
Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weisen Basis- und Emitterkontaktstrukturen die gleiche H-Form auf und sind derart angeordnet, dass jede Kontaktstruktur durch eine geradlinige Translation parallel zu der Fingerrichtung F mit allen weiteren Kontaktstrukturen in Fingerrichtung zur Deckung gebracht werden kann.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß 2 beträgt die Länge eines Kontaktfingers 6 mm und die Breite eines Kontaktfingers 75 µm. Die Länge des Verbindungsbereiches beträgt vorliegend 1,5 mm und die Breite des Verbindungsbereiches vorliegend 250 µm.
In 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Solarzelle dargestellt. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden lediglich die wesentlichen Unterschiede zu dem in 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel erläutert:

Das in 3 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel weist an der Kontaktierungsseite in Verbinderrichtung V mehrere parallele ununterbrochene Basisbereiche auf, welche sich vorliegend entlang der Basisverbinderlinien 6 erstrecken. Hierdurch ist an der Rückseite lediglich ein zusammenhängender Basisverbinderbereich ausgebildet. Die Emitterbereiche 2 stellen hingegen Inseln dar, welche von dem Basisbereich 1 umgeben sind. In einem alternativen Ausführungsbeispiel sind Basis- und Emitterbereiche und entsprechen Basis- und Emitterkontaktstrukturen vertauscht, so dass an der Rückseite lediglich ein zusammenhängender Emitterverbinderbereich ausgebildet ist und die Basisverbinderbereiche Inseln darstellen, welche von dem Emitterverbinderbereich umgeben sind.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass Zellverbinder 5, welche entlang der Basisverbinderlinien 6 angeordnet werden, keine Emitterbereiche 2 überdecken und gegenüber diesen somit nicht zwingend isoliert werden müssen.
Zur Verschaltung in einem Solarzellenmodul werden sowohl bei dem in 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel als auch bei dem in 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel jeweils entlang der Emitterverbinderlinien 7 und entlang der Basisverbinderlinien 6 geradlinige Zellverbinder 5 angeordnet, welche elektrisch leitend mit den überdeckten Verbindungsbereichen der unter dem jeweiligen Zellverbinder liegenden Kontaktstrukturen verbunden werden.
Ein Solarzellenstring des Solarzellenmoduls wird ausgebildet, indem über eine Solarzelle eine um eine senkrecht zur Zeichenebene in den 2 und 3 stehende Achse um 180° gedrehte Solarzelle angeordnet wird, sodass ein Zellverbinder 5, welcher bei der unteren Zelle entlang einer Basisverbinderlinie verläuft, bei der darüberliegenden Solarzelle entlang der Emitterverbinderlinie verläuft. Die Solarzellen weisen in der realen Ausprägung die gleiche Anzahl von Basis- und Emitterverbinderlinien auf, sodass bei der vorbeschriebenen Drehung um 180° die entsprechende Verschiebung zwischen Basis- und Emitterverbinderlinien erzeugt wird.
Die Basiskontaktstrukturen 3 und Emitterkontaktstrukturen 4 können von der H-Form abweichende Formen aufweisen. Beispiele für andere Formen der Kontaktstrukturen sind in 4 dargestellt. Teilbild a zeigt die zuvor beschriebene H-Form. Teilbild B eine H-Form, welche im Verbindungsbereich und in Bereichen der Kontaktfinger ausgehend von dem Verbindungsbereich eine größere Breite aufweist, um Serienwiderstandsverluste zu vermeiden.
Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, dass sich mehrere Paare von Kontaktfingern parallel ausgehend von einem Verbindungsbereich erstrecken, wie in den Teilbildern c und d der 4 gezeigt. Dabei können Kontaktfingerpaare einer Kontaktstruktur auf demselben Dotierbereich liegen (4c) oder auch über einen weiteren Verbindungsbereich auf weiteren Dotierbereichen liegen, die nicht außerhalb des Verbindungsbereichs mit den anderen Dotierbereichen verbunden sind (4d).
Weiterhin kann die Form des Verbindungsbereiches von der Rechteckform abweichen und insbesondere kann der Verbindungsbereich mehrteilig ausgebildet sein wie beispielhaft in den 4e und 4f gezeigt.
In 5 ist eine Rückseitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Solarzelle schematisch dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde ein großer Maßstab der Kontaktstrukturen im Vergleich zu der Gesamtfläche des Siliziumwafers gewählt, um eine Gesamtansicht der Rückseite darstellen zu können. Auch hier sind die Emitterbereiche schraffiert und die Basisbereiche nicht schraffiert dargestellt und exemplarisch ist jeweils eine Basiskontaktstruktur 3 und eine Emitterkontaktstruktur 4 mit einem Bezugszeichen gekennzeichnet. Die innenliegenden Kontaktstrukturen weisen eine H-Form auf und entsprechen den vorgenannten Bedingungen. Wie in 5 ersichtlich, liegt es im Rahmen der Erfindung, dass insbesondere am Rand einer Solarzelle umlaufend Sonderkontaktstrukturen 8 angeordnet sind, welche von den vorgenannten Bedingungen abweichen und insbesondere eine andere Form als die innenliegenden Basis- und Emitterkontaktstruktren (3,4) aufweisen können. Beispielhaft sind in 5 die Sonderkontaktstrukturen am linken und unteren Rand mit Bezugszeichen 8 versehen. Diese Sonderkontaktstrukturen kontaktieren Basisbereiche. Die Sonderkontaktstrukturen am rechten und oberen Rand kontaktieren Emitterbereiche.
Die Solarzelle weist alternierend Basisverbinderlinien 6 und Emitterverbinderlinien 7 auf, wobei in Fingerrichtung an gegenüberliegenden Rändern unterschiedliche Verbinderlinien angeordnet sind, so dass bei Anordnen mehrerer Solarzellen in Verbinderrichtung zu einem String eine Reihenschaltung in einfacherweise möglich ist, indem jede zweite Solarzelle um 180° um eine Achse senkrecht zur Zeichenebene in 5 gedreht ist.
Bezugszeichen

F: Fingerrichtung
V: Verbinderrichtung
1: Basisbereich
2: Emitterbereich
3: Basiskontaktstrukturen
4: Emitterkontaktstrukturen
4a: Verbindungsbereich
4b, 4c, 4d, 4e: Kontaktfinger
5: Zellverbinder
6: Basisverbinderlinien
7: Emitterverbinderlinien
8: Sonderkontaktstrukturen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005053363 A1 [0007]
JP 2006303230 A [0007]

Claims

Photovoltaische Solarzelle, mit zumindest einer Halbleiterschicht mit einer Kontaktierungsseite, an welcher ein oder mehrere Basisbereiche eines Basisdotierungstyps und ein oder mehrere Emitterbereiche eines zu dem Basistyp entgegengesetzten Emitterdotierungstyps ausgebildet sind und mit einer Mehrzahl an der Kontaktierungsseite der Halbleiterschicht angeordneter metallischer Kontaktstrukturen, wobei die Mehrzahl von Kontaktstrukturen in zwei Gruppen von Kontaktstrukturen entgegengesetzter Polarität unterteilt ist, mit einer Gruppe einer ersten Polarität, welche eine Mehrzahl von Basiskontaktstrukturen (3) aufweist, die jeweils mit zumindest einem Basisbereich (1) elektrisch leitend verbunden sind, und einer zweiten Gruppe einer zweiten, zu der ersten entgegengesetzten Polarität, welche eine Mehrzahl von Emitterkontaktstrukturen (4) aufweist, die jeweils mit zumindest einem Emitterbereich (2) elektrisch leitend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Basiskontaktstrukturen (3) und die Emitterkontaktstrukturen (4) aus dem gleichen Material ausgebildet sind, dass jede der Kontaktstrukturen ohne Zwischenschaltung weiterer metallischer Kontaktstrukturen aus einem zu der Kontaktstruktur unterschiedlichen Material elektrisch leitend mit zumindest einem Basisbereich (1) oder Emitterbereich (2) verbunden ist, dass jede Kontaktstruktur zumindest einen Verbindungsbereich (4a) aufweist, der sich parallel zu einer Verbinderrichtung (V) erstreckt und jede Kontaktstruktur zumindest ein erstes und ein zweites Paar von Kontaktfingern aufweist, wobei sich die zwei Kontaktfinger (4b, 4c, 4d, 4e) eines Paares ausgehend von einem gemeinsamen Kontaktierungspunkt an dem Verbindungsbereich (4a) auf gegenüberliegende Seiten des Verbindungsbereiches parallel zu einer zu der Verbinderrichtung (V) senkrecht stehenden Fingerrichtung (F) erstrecken und das erste Paar und das zweite Paar einer Kontaktstruktur an entgegengesetzten Endbereichen des Verbindungsbereichs dieser Kontaktstruktur angeordnet sind, zumindest die Fingerenden des ersten Paares von Kontaktfingern in Verbindungsrichtung zwischen Kontaktfingern jeweils einer Kontaktstruktur der entgegengesetzten Polarität angeordnet sind und die Fingerenden des zweiten Paares von Kontaktfingern in Verbindungsrichtung jeweils zwischen zwei benachbarten Kontaktstrukturen der entgegengesetzten Polarität angeordnet sind und dass die Basiskontaktstrukturen (3) und Emitterkontaktstrukturen (4) derart ausgebildet und angeordnet sind, dass entlang einer Mehrzahl zu der Verbinderrichtung (V) paralleler Basisverbinderlinien (6) Verbindungsbereiche von Basiskontaktstrukturen (3) und keine Bereiche von Emitterkontaktstrukturen (4) angeordnet sind, dass entlang einer Mehrzahl zu der Verbinderrichtung (V) paralleler Emitterverbinderlinien (7) Verbindungsbereiche von Emitterkontaktstrukturen (4) und keine Bereiche von Basiskontaktstrukturen (3) angeordnet sind, wobei die Basisverbinderlinien (6) und die Emitterverbinderlinien (7) in Fingerrichtung (F) alternieren.
Solarzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Basiskontaktstrukturen (3) entlang mehrerer zu der Fingerrichtung (F) paralleler, geradliniger Linien und die Emitterkontaktstrukturen (4) entlang mehrerer zu der Fingerrichtung (F) paralleler, geradliniger Linien angeordnet sind, wobei die Basiskontaktstrukturen (3) und die Emitterkontaktstrukturen (4) jeweils voneinander beabstandet sind, insbesondere, dass die Kontaktstrukturen derart angeordnet sind, dass jede Kontaktstruktur durch eine geradlinige Translation parallel zu der Fingerrichtung (F) mit mindesten einer weiteren Kontaktstruktur zur Deckung gebracht werden kann und/oder dass die Basiskontaktstrukturen (3) entlang mehrerer zu der Verbinderrichtung (V) paralleler, geradliniger Linien und die Emitterkontaktstrukturen (4) entlang mehrerer zu der Verbinderrichtung (V) paralleler, geradliniger Linien angeordnet sind, wobei die Basiskontaktstrukturen (3) und die Emitterkontaktstrukturen (4) jeweils voneinander beabstandet sind, insbesondere, dass die Kontaktstrukturen derart angeordnet sind, dass jede Kontaktstruktur durch eine geradlinige Translation parallel zu der Verbinderrichtung (V) mit mindesten einer weiteren Kontaktstruktur zur Deckung gebracht werden kann.
Solarzelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kontaktierungsseite in Verbinderrichtung (V) mehrere parallele ununterbrochene Basisbereiche ausgebildet sind und eine Mehrzahl der Basiskontaktstrukturen (3), bevorzugt alle Basiskontaktstrukturen (3) jeweils mit dem Verbindungsbereichen auf einem ununterbrochenen Basisbereich (1) angeordnet sind und/oder dass an der Kontaktierungsseite in Verbinderrichtung (V) mehrere parallele ununterbrochene Emitterbereiche ausgebildet sind und eine Mehrzahl der Emitterkontaktstrukturen (4), bevorzugt alle Emitterkontaktstrukturen (4) jeweils mit dem Verbindungsbereich (4a) auf einem ununterbrochenen Emitterbereich (2) angeordnet sind.
Solarzelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Basiskontaktstrukturen (3) und die Anzahl der Emitterkontaktstrukturen (4) jeweils größer als 20, insbesondere größer als 50, bevorzugt größer als 100, insbesondere größer als 500 ist.
Solarzelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstrukturen in Verbindungsrichtung eine Länge im Bereich 0,5 mm bis 50 mm, bevorzugt 1 mm bis 15 mm aufweisen.
Solarzelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstrukturen in Fingerrichtung (F) eine Breite im Bereich 3 mm bis 30 mm, bevorzugt 5 mm bis 20 mm aufweisen.
Solarzelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstrukturen in Verbindungsrichtung eine Länge und in Fingerrichtung (F) eine Breite aufweisen, mit einem Länge zu Breite-Verhältnis im Bereich 3 bis 30, insbesondere 5 bis 20.
Solarzelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzelle an der Kontaktseite zumindest eine zusätzliche metallische Sonderkontaktstruktur aufweist, welche mit einem Emitterbereich (2) oder einem Basisbereich (1) elektrisch leitend verbunden ist und unterschiedlich zu den Basiskontaktstrukturen (3) und Emitterkontaktstrukturen (4) ausgebildet ist, insbesondere, dass die Sonderkontaktstruktur in einem Randbereich der Solarzelle angeordnet ist.
Solarzelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einem mittigen Bereich der Kontaktierungsseite keine Sonderkontaktstrukturen angeordnet sind, insbesondere, dass der mittige Bereich zumindest 50%, insbesondere zumindest 80%, bevorzugt zumindest 90% der Kontaktierungsseite bedeckt.
Solarzelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Basiskontaktstrukturen (3) die gleiche Form aufweisen und/oder dass alle Emitterkontaktstrukturen (4) die gleiche Form aufweisen, bevorzugt, dass Basis- und Emitterkontaktstrukturen (4) die gleiche Form aufweisen.
Solarzellenmodul, dadurch gekennzeichnet, dass das Solarzellenmodul eine Mehrzahl von Solarzellen gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche aufweist.
Solarzellenmodul gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Solarzellenmodul mehrere Strings von Solarzellen aufweist, wobei die Solarzellen eines Strings elektrisch in Reihe miteinander verschaltet sind und die Solarzellen eines Strings mit Verbinderrichtung (V) parallel zu einer Längserstreckung des Strings angeordnet sind.
Solarzellenmodul gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwei benachbarte Solarzellen in einem String des Solarzellenmoduls mit einer Mehrzahl Zellverbinder (5) verbunden sind, wobei sich jeder Zellverbinder (5) in Verbindungsrichtung erstreckt.
Solarzellenmodul nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zellverbinder (5) elektrisch leitend mit einer Mehrzahl, bevorzugt zumindest mit 80% der in Verbindungsrichtung entlang dieses Zellverbinders liegenden Kontaktstrukturen verbunden ist, bevorzugt mit allen in Verbindungsrichtung entlang dieses Zellverbinders liegenden Kontaktstrukturen verbunden ist, insbesondere bevorzugt mit den Verbindungsbereichen dieser Kontaktstrukturen.